[学习记录]extern “C“ 的深层次含义

在C＋＋代码中，如果加上类似于：

extern &quot;C&quot; ｛<br />  int func(int);<br />  int var;<br />｝

意思是告诉编译器，上面extern “C”中的这段代码，要当作C 语言处理。
但是具体深层含义，我自己是从来没去关注过，知道看了《程序员的自我修养 –链接，装载与库》，才更加清楚一点，记录如下（后半部分内容主要摘抄自原文）：
1。首先你要了解，代码编译后的，关于符号（symbol）的知识
2。其次，你要大概知道代码从源码到可执行文件所要经历的步骤，及其每一步的作用。
3。此处的extern "C"就是，不论你的C＋＋代码被编译成什么类型的库（dll，lib，.a,.so），所用到的编译器都会将源码里面的函数，变量等，根据C＋＋编译器自己（目前主要分GNU GCC和Visual C＋＋）的名称修饰规则，将原先名称的变量，变成另外一系列的名称，便于之后的连接器的链接。
书中给出一个例子：
［关于C＋＋的名称修饰的细节］

int func(int);<br />float func(float);

class C {<br />int func(int);<br />class C2 {<br />int func(int);<br />};<br />};

namespace N {<br />int func(int);<br />class C {<br />int func(int);<br />};<br />}

中的这6个func函数，经过名称修饰后，就变成：<br /><strong>（1）对于GUN C＋＋：</strong>

GNU C＋＋名称修饰规则示例

GCC的基本C++名称修饰方法如下：所有的符号都以"_Z"开头，对于嵌套的名字（在名称空间或在类里面的），后面紧跟"N"，然后是各个名称空 间和类的名字，每个名字前是名字字符串长度，再以"E"结尾。比如N::C::func经过名称修饰以后就是_ZN1N1C4funcE。对于一个函数来 说，它的参数列表紧跟在"E"后面，对于int类型来说，就是字母"i"。所以整个N::C::func(int)函数签名经过修饰为 _ZN1N1C4funcEi。更为具体的修饰方法我们在这里不详细介绍，有兴趣的读者可以参考GCC的名称修饰标准。幸好这种名称修饰方法我们平时程序 开发中也很少手工分析名称修饰问题，所以无须很详细地了解这个过程。binutils里面提供了一个叫"c++filt"的工具可以用来解析被修饰过的名 称，比如：

$ c++filt _ZN1N1C4funcEi
N::C::func(int)

<strong>（2）对于Visual C＋＋：</strong>

Visual C＋＋名称修饰规则示例

Visual C++的名称修饰规则并没有对外公开，当然，一般情况下我们也无须了解这套规则。此处只是学习，了解一下即可。

作者以int N::C::func(int)这个函数签名来猜测Visual C++的名称修饰规则：

修饰后名字由"?"开头，接着是函数名由"@"符号结尾的函数名；后面跟着由"@" 结尾的类名"C"和名称空间"N"，再一个"@"表示函数的名称空间结束；第一个"A"表示函数调用类型为"__cdecl"（函数调用类型我们将在第4 章详细介绍），接着是函数的参数类型及返回值，由"@"结束，最后由"Z"结尾。

可以看到函数名、参数的类型和名称空间都被加入了修饰后名称，这样编译器 和链接器就可以区别同名但不同参数类型或名字空间的函数，而不会导致link的时候函数多重定义。

但是有时候可能须要将一个修饰后名字转换成函数签名，比如在链接、调试程 序的时候可能会用到。Microsoft提供了一个UnDecorateSymbolName()的API，可以将修饰后名称转换成函数签名。下面这段代 码使用UnDecorateSymbolName()将修饰后名称转换成函数签名：

/* 2-4.c
* Compile: cl 2-4.c /link Dbghelp.lib
* Usage: 2-4.exe DecroatedName
*/
#include <Windows.h>
#include <Dbghelp.h>int main( int argc, char* argv[] )
{
char buffer[256];    if(argc == 2)
{
UnDecorateSymbolName( argv[1], buffer, 256, 0 );
printf( buffer );
}
else
{
printf( "Usage: 2-4.exe DecroatedNamen" );
}    return 0;
}

［extern “C”的具体含义］
所以，如果加上了 extern “C”，那么，C++编译器会将在extern "C" 的大括号内部的代码当作C语言代码处理。也就是，对于上面代码中，C++的名称修饰机制将不会起作用。这就使得，在其后的链接过程中，所能看到的变量，就是C 语言里面中的类似的变量了。在Visual C++平台下会将C语言的符号进行修饰，所以上述代码中的func和var的修饰后符号分别是_func和_var；但是在Linux版本的GCC编译器 下却没有这种修饰，extern "C"里面的符号都为修饰后符号，即前面不用加下划线。如果单独声明某个函数或变量为C语言的符号，那么也可以使用如下格式：

extern &quot;C&quot; int func(int);<br />extern &quot;C&quot; int var;

上面的代码声明了一个C语言的函数func和变量var。

A。关于名称修饰规则的小实验
我们可以使用上述的机制来做一个小实验：

// ManualNameMangling.cpp<br />// g++ ManualNameMangling.cpp -o ManualNameMangling

#include <stdio.h>

namespace myname {<br />int var = 42;<br />}

extern "C" double _ZN6myname3varE;

int main()<br />{<br />printf( &quot;%dn&quot;, _ZN6myname3varE );<br />return 0;<br />}

上 面的代码中，我们在myname的名称空间中定义了一个全局变量var。根据我们所掌握的GCC名称修饰规则，这个变量修饰后的名称 为"_ZN6myname3varE"，然后我们手工使用extern "C"的方法声明一个外部符号_ZN6myname3varE，并将其打印出来。我们使用GCC来编译这个程序并且运行它，我们就可以得到程序输出为 42：

$ g++ ManaulNameMangling.cpp -o ManualNameMangling<br />$ ./ManualNameMangling<br />42<br /><br /><strong>B。常见情况示例解析</strong>

很多时候我们会碰到有些头文件声明了一些C语言的函数和全局变量，但是这个头文件可能会被C语言代码或C++代码包含。比如很常见的，我们的C语言库函数中的string.h中声明了memset这个函数，它的原型如下：

void *memset (void *, int, size_t);

如 果不加任何处理，当我们的C语言程序包含string.h的时候，并且用到了memset这个函数，编译器会将memset符号引用正确处理；但是在 C++语言中，编译器会认为这个memset函数是一个C++函数，将memset的符号修饰成_Z6memsetPvii，这样链接器就无法与C语言库 中的memset符号进行链接。所以对于C++来说，必须使用extern "C"来声明memset这个函数。但是C语言又不支持extern "C"语法，如果为了兼容C语言和C++语言定义两套头文件，未免过于麻烦。幸好我们有一种很好的方法可以解决上述问题，就是使用C++的 宏"__cplusplus"，C++编译器会在编译C++的程序时默认定义这个宏，我们可以使用条件宏来判断当前编译单元是不是C++代码。具体代码如 下：

#ifdef __cplusplus<br />extern &quot;C&quot; {<br />#endif<br /><br />void *memset (void *, int, size_t);

#ifdef __cplusplus<br />}<br />#endif

如果当前编译单元是C++代码，那么memset会在extern "C"里面被声明；如果是C代码，就直接声明。上面这段代码中的技巧几乎在所有的系统头文件里面都被用到。

［总结］
加了extern "C" 后，就是让C＋＋编译器知道，此部分的代码，要用C 语言的名称修饰规则处理。

［引用］
1。程序员的自我修养：链接、装载与库 （含介绍 以及 第三章和第十一章的内容）
http://book.51cto.com/art/200904/120986.htm

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